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一种抗静电过滤材料的制备方法技术

技术编号:14601867 阅读:168 留言:0更新日期:2017-02-09 04:44
本发明专利技术公开了一种抗静电过滤材料的制备方法,属于过滤材料技术领域。该制备方法包括:在基布层上沉积第一导电层;利用静电纺工艺在纤维层表面负载第二导电层;将处理后的基布层置于两层纤维层之间,然后经针刺或水刺将基布层和纤维层固结在一起。该制备方法使得制备的过滤材料具有良好的过滤效率、抗静电性能和耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过滤材料,具体来说,涉及一种抗静电过滤材料的制备方法
技术介绍
近年来,我国大气污染问题日渐突显,尤其是火电、钢铁、水泥等重点行业的大气污物排放量居高不下,因此工业粉尘治理成为重中之重。目前,采用化纤滤料过滤是治理高温粉尘的主要方法,但在使用过程中,排出的粉尘和粉尘之间、粉尘和过滤材料之间因摩擦而产生大量静电。由于化纤滤料导电性较差,累积电荷无法被快速消除或导出,因而容易引发火灾或爆炸。目前,制备具有抗静电滤料的方法主要有在原料内添加一定量的导电纤维(例如专利号为ZL94225873.8的中国专利)。但是,该方法得到的过滤材料的抗静电效果、持久性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗静电过滤材料的制备方法,使得制备的过滤材料具有良好的过滤效率、抗静电性能和耐高温性能。为实现上述目的,本专利技术实施例采用一种抗静电过滤材料的制备方法,该方法包括:在基布层1上沉积第一导电层;利用静电纺工艺在纤维层2表面负载第二导电层;将处理后的基布层1置于两层纤维层2之间,然后经针刺或水刺将基布层1和纤维层2固结在一起。作为优选例,所述的在基布层1上沉积第一导电层,具体包括:对基布层1进行改性处理;在改性处理后的基布层1表面沉积石墨烯量子点,作为第一导电层。作为优选例,所述的对基布层1进行改性处理,具体包括:通过脉冲式常压空气等离子体对基布层1进行预处理,处理功率为100~400W,基布层1与基板间距为1~6cm,处理时间为1~5min;将预处理后的基布层1浸入温度为60~100℃、pH值为8~11的阳离子改性剂的溶液中,浸渍时间为5~30min,然后进行浸轧,获得改性后的基布层1。作为优选例,所述的阳离子改性剂为氮杂环阳离子化合物或者环氧类化合物。作为优选例,所述的在改性处理后的基布层1表面沉积石墨烯量子点,具体包括:将质量浓度为0.5~1.2mg/mL的石墨烯溶液在100~300w超声功率下超声处理4~15h,然后使用0.3~0.6μm的微孔滤膜对石墨烯溶液进行过滤,得到石墨烯量子点水溶液;将改性处理后的基布层1垂直置于所述石墨烯量子点水溶液中,以石墨为电极,基布层1与电极平行放置,且基布层1与电极正极的间距小于基布层1与电极负极的间距,在3~15v条件下电沉积2~6h,从而在基布层1表面沉积石墨烯量子点。作为优选例,所述的基布层1由聚酰亚胺纤维长丝,以及碳纤维或金属纤维加捻合并,通过经纬相编制得。作为优选例,所述的利用静电纺工艺在纤维层2表面负载第二导电层,具体包括:制备喷涂液;将喷涂液置于静电纺丝设备的微量注射泵中,将纤维层2卷绕在自动收卷装置上,微量注射泵正对纤维层2表面,开启静电纺丝设备和自动收卷装置,将喷涂液电纺在纤维层2表面,形成第二导电层。作为优选例,所述的喷涂液为羧基化石墨烯量子点溶液、羧基化碳量子点溶液或者由羧基化石墨烯量子点溶液和羧基化碳量子点溶液组成的混合溶液;所述的静电纺丝设备工作时的电压为10~40kV,喷涂液流速为0.5~3.0mL/h,喷涂时间为30~60min;微量注射泵和纤维层2之间的距离为:15~40cm。作为优选例,所述的喷涂液的制备过程为:将羧基化石墨烯、羧基化碳黑或者羧基化石墨烯和羧基化碳黑的混合物加入到水或乙醇中,形成质量浓度为0.5~2.0mg/mL的溶液;所述混合物中,羧基化石墨烯和羧基化碳黑的质量比为1~5:1;在超声频率为10~20KHz下超声破碎1~6h,然后使用0.2~0.5μm孔径的微孔滤膜进行过滤,得到羧基化石墨烯量子点溶液、羧基化碳量子点溶液,或者羧基化石墨烯量子点和羧基化碳量子点组成的混合溶液。作为优选例,所述的纤维层2由聚酰亚胺纤维,以及聚四氟乙烯纤维、聚酰胺纤维、芳纶纤维纤维、聚苯硫醚纤维和玻璃纤维中的一种或两种纤维混合得到,且聚酰亚胺纤维质量与纤维层2总质量之比大于50%。与现有技术相比,本专利技术实施例具有以下有益效果:本专利技术处理后的滤料具有高效持久的抗静电性能。本专利技术实施例中的羧基化石墨烯或碳黑量子点具有优异的导电性能、较大比表面积和大量的极性基团,与纤维表面结合牢度,在加工和使用过程中不易脱落,表面电阻低于107Ω。本专利技术实施例的过滤材料具有较高的过滤效率。本专利技术实施例中基布层和纤维层均对颗粒物起到较好的过滤作用。同时,羧基化石墨烯或碳黑量子点具有较大的比表面能且较均匀分布在纤维表面可以有效吸附PM2.5,过滤效率达97%以上。另外,本专利技术实施例的过滤材料具有较好的耐高温性能和较长的使用寿命。石墨烯和碳黑具有良好的导热性能以便快速散发热量;石墨烯和碳黑具有较好的耐热性能,将其整理到纤维表面,可以最大限度保护纤维延长使用寿命。具体实施方式下面对本专利技术的技术方案做进一步详细的说明。本专利技术实施例提供一种抗静电过滤材料的制备方法,包括步骤S10—S30。S10在基布层1上沉积第一导电层。作为优选例,所述的S10具体包括步骤S101和S102:S101对基布层1进行改性处理。本实施例的一种改性方法为:通过脉冲式常压空气等离子体对基布层1进行预处理,处理功率为100~400W,基布层1与基板间距为1~6cm,处理时间为1~5min;将预处理后的基布层1浸入温度为60~100℃、pH值为8~11的阳离子改性剂的溶液中,处理时间为5~30min,然后进行浸轧,获得改性后的基布层1。作为优选,所述的阳离子改性剂为氮杂环阳离子化合物或者环氧类化合物。通过对基布层1进行改性处理,使得过滤材料内部也具有导电性能,有利于滤料表面静电荷的快速传导和释放。S102在改性处理后的基布层1表面沉积石墨烯量子点,作为第一导电层。本实施例提供的一种方法是:将质量浓度为0.5~1.2mg/mL的石墨烯溶液在100~300w超声功率下超声处理4~15h,然后使用0.3~0.6μm的微孔滤膜对石墨烯溶液进行过滤,得到石墨烯量子点水溶液;将改性处理后的基布层1垂直置于所述石墨烯量子点水溶液中,以石墨为电极,基布层1与电极平行放置,且基布层1与电极正极的间距小于基布层1与电极负极的间距,在3~15v条件下电沉积2~6h,从而在基布层1表面沉积石墨烯量子点。该步骤中,基布层1与电极正极的间距小于基布层1与电极负极的间距。石墨烯量子点在电场作用下从负极向正极运动,减小基布与正极距离或增大与负极的距离,可以提高溶液中石墨烯量子点的利用率,即增加量子点在基布表面的沉积量。石墨烯量子点尺寸较小及良好的导电性,可均匀沉积或覆盖在纤维表面,使滤料具有较好的导电性或抗静电性能。石墨烯具有较好的耐高温性能和导热性能,因此可以提高材料的耐高温性能和使用寿命。过滤材料基布层具有导电性能,有利于滤料表面静电荷的快速传导和释放。将石墨烯整理到基布表面的方法,具有石墨烯在基布层表面分布均匀、结合牢固的特点。另外,步骤操作简便、工艺简单,能耗较低和绿色无污染等优点。S20利用静电纺工艺在纤维层2表面负载第二导电层。作为优选例,所述的S20具体包括S201—S202:S201制备喷涂液。作为优选,所述的喷涂液为羧基化石墨烯量子点溶液、羧基化碳量子点溶液或者由羧基化石墨烯量子点溶液和羧基化碳量子点溶液组成的混合溶液。所述的喷涂液的制备过程为:将羧基化石墨烯、羧基化碳黑或者羧基化石墨烯和羧基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗静电过滤材料的制备方法,其特征在于,该方法包括:在基布层(1)上沉积第一导电层;利用静电纺工艺在纤维层(2)表面负载第二导电层;将处理后的基布层(1)置于两层纤维层(2)之间,然后经针刺或水刺将基布层(1)和纤维层(2)固结在一起。

【技术特征摘要】
1.一种抗静电过滤材料的制备方法,其特征在于,该方法包括:在基布层(1)上沉积第一导电层;利用静电纺工艺在纤维层(2)表面负载第二导电层;将处理后的基布层(1)置于两层纤维层(2)之间,然后经针刺或水刺将基布层(1)和纤维层(2)固结在一起。2.按照权利要求1所述的抗静电过滤材料的制备方法,其特征在于,所述的在基布层(1)上沉积第一导电层,具体包括:对基布层(1)进行改性处理;在改性处理后的基布层(1)表面沉积石墨烯量子点,作为第一导电层。3.按照权利要求2所述的抗静电过滤材料的制备方法,其特征在于,所述的对基布层(1)进行改性处理,具体包括:通过脉冲式常压空气等离子体对基布层(1)进行预处理,处理功率为100~400W,基布层(1)与基板间距为1~6cm,处理时间为1~5min;将预处理后的基布层(1)浸入温度为60~100℃、pH值为8~11的阳离子改性剂的溶液中,浸渍时间为5~30min,然后进行浸轧,获得改性后的基布层(1)。4.按照权利要求3所述的抗静电过滤材料的制备方法,其特征在于,所述的阳离子改性剂为氮杂环阳离子化合物或者环氧类化合物。5.按照权利要求2所述的抗静电过滤材料的制备方法,其特征在于,所述的在改性处理后的基布层(1)表面沉积石墨烯量子点,具体包括:将质量浓度为0.5~1.2mg/mL的石墨烯溶液在100~300w超声功率下超声处理4~15h,然后使用0.3~0.6μm的微孔滤膜对石墨烯溶液进行过滤,得到石墨烯量子点水溶液;将改性处理后的基布层(1)垂直置于所述石墨烯量子点水溶液中,以石墨为电极,基布层(1)与电极平行放置,且基布层(1)与电极正极的间距小于基布层(1)与电极负极的间距,在3~15v条件下电沉积2~6h,从而在基布层(1)表面沉积石墨烯量子点。6.按照权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员:高大伟陆振乾王丽丽王春霞贾高鹏毕红军吕景春周青青宋晓蕾
申请(专利权)人:盐城工学院
类型:发明
国别省市:江苏;32

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